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出版者:机械工业

作者:张晓辉 编

出品人:

页数:196

译者:

出版时间:2006-7

价格:24.00元

装帧:

isbn号码:9787111112440

丛书系列:

图书标签:

• 电工技术
• 电路分析
• 电力系统
• 电气设备
• 电工基础
• 电子技术
• 自动化
• 高电压
• 低压电工
• 电气工程

好的，这是一本名为《流体力学与热力学基础》的图书简介，内容详实，不涉及任何电工技术相关知识。 《流体力学与热力学基础》图书简介 面向对象： 本书旨在为工程、物理、化学、材料科学等领域的本科生、研究生以及相关工程技术人员提供一套系统、深入且兼具实用性的流体力学与热力学基础知识体系。尤其适合需要扎实理论基础，同时又注重工程应用的新一代工程师和科研人员。 全书结构与核心内容： 本书共分为上下两篇，共计十六章，系统地构建了经典宏观物理学中两大支柱学科——流体力学与热力学的理论框架与应用方法。 第一篇：流体力学基础 (The Foundations of Fluid Mechanics) 本篇聚焦于研究流体（液体、气体及等离子体）的运动规律及其与作用于其上的力的关系。我们从宏观、连续介质的角度出发，系统地阐述了流体的基本概念、描述方法以及重要的控制方程。 第一章：流体的基本概念与物质特性 (Fundamental Concepts and Material Properties of Fluids) 本章首先界定了流体的概念，区分了流体与固体在力学响应上的本质差异。详细介绍了流体的分类（牛顿流体与非牛顿流体）、粘性、表面张力、压缩性和密度等关键参数。引入了流体的连续性假设，为后续的微分分析奠定基础。 第二章：流体静力学 (Fluid Statics) 本章深入探讨了流体在静止或相对静止状态下的平衡问题。推导了静力学基本方程，重点分析了液体压强随深度的变化规律，讨论了浸没平面和曲面上的总压力、压力中心及其应用（如船体浮力计算）。此外，还详细讲解了测压仪表的工作原理及其在工程中的应用。 第三章：流体运动学 (Fluid Kinematics) 流体运动学关注于描述流体运动本身，而不涉及作用力。本章引入了描述流场的重要工具：拉格朗日观点与欧拉观点。通过速度场、加速度场、流线、迹线和时间线等概念，对流体运动进行空间和时间的描述。着重讨论了流动的基本类型，如定常与非定常、均匀与非均匀、有旋与无旋流动。 第四章：流体动力学控制方程 I：欧拉方程与伯努利方程 (Governing Equations I: Euler and Bernoulli Equations) 本章是流体力学分析的核心起点。基于牛顿第二定律和质量守恒，推导了适用于无粘性流体的欧拉方程。随后，通过对欧拉方程的线积分，导出了著名的伯努利方程及其适用条件。本章通过大量实例展示了伯努利方程在简单管流、机翼升力分析中的实际应用。 第五章：流体动力学控制方程 II：纳维-斯托克斯方程 (Governing Equations II: The Navier-Stokes Equations) 本章将粘性效应纳入考虑，详细推导了描述粘性流体运动的纳维-斯托克斯（N-S）方程组。N-S方程被誉为流体力学的“牛顿第二定律”。本章随后分析了特定简化情况下的N-S方程解，包括平行平板间的粘性流动（Couette Flow）和圆管内的充分发展层流（Poiseuille Flow），并计算了相应的摩擦阻力。 第六章：量纲分析与相似性原理 (Dimensional Analysis and Similarity) 本章是连接理论模型与工程实践的桥梁。系统阐述了 Buckingham $pi$ 定理，介绍了如何利用无量纲参数（如雷诺数 $Re$、傅汝德数 $Fr$、马赫数 $Ma$）来简化复杂问题的分析。重点讨论了模型试验的设计原则和物理相似性判据，指导工程师如何进行比例放大。 第七章：粘性流体的边界层理论 (Boundary Layer Theory for Viscous Fluids) 本章深入探讨了高速流动中粘性作用占据主导的区域——边界层。详细分析了边界层的形成、发展与分离现象。通过 Prandtl 边界层近似，推导了对流场分析至关重要的积分形式方程，并应用 Pohlhausen 积分法求解了平板上的速度剖面和摩擦阻力。 第八章：不可压缩流动与管路系统 (Incompressible Flow and Pipe Systems) 本章聚焦于实际工程中最常见的不可压缩流动问题。全面分析了流体在管道中输运时的能量损失，包括沿程阻力（摩擦损失）和局部阻力（阀门、弯头损失）。介绍了管道系统的串联与并联计算方法，以及水锤现象的产生机理与预防措施。 第九章：可压缩流动基础 (Fundamentals of Compressible Flow) 当流速接近声速时，流体的密度变化显著，必须采用可压缩流动的理论。本章介绍了声速、马赫数对流态的影响。重点分析了等熵流动、等温流动以及通过管道中的气流加速和减速过程，包括喷管设计的基本原理。 第二篇：热力学基础 (The Foundations of Thermodynamics) 第二篇将视角转向能量转换和物质状态的宏观变化规律，构建了经典热力学的基本框架。 第十章：热力学基本概念与第一定律 (Fundamental Concepts and the First Law) 本章定义了热力学的基本要素：系统、边界、状态、过程、功与热。详细阐述了热力学系统的分类（孤立、封闭、开放）。核心内容是热力学第一定律（能量守恒定律）在不同系统中的应用，推导了理想气体的内能、焓的表达式，并分析了等容、等压、定温和绝热等典型过程的热力学计算。 第十一章：热力学过程与理想气体 (Thermodynamic Processes and Ideal Gases) 本章侧重于对理想气体进行更深入的分析。引入了比热容的概念，并推导了定压比热与定容比热之间的关系。详细分析了多变过程，特别是多方过程的功和热量计算。通过 PV 图和 Ts 图，直观展示了各种热力学过程的特性。 第十二章：热力学第二定律与熵 (The Second Law of Thermodynamics and Entropy) 热力学第二定律是理解能量品质和过程方向的关键。本章介绍了开尔文-普朗克（Kelvin-Planck）和克劳修斯（Clausius）表述，并引入了熵的概念。推导了熵变的计算方法，并讨论了不可逆过程的熵增原理。熵作为衡量系统混乱程度和能量退化的重要状态函数被深入剖析。 第十三章：热力学第三定律与状态方程 (The Third Law and Equations of State) 本章阐述了热力学第三定律——绝对零度下纯晶体的熵值为零。随后，重点讨论了描述真实气体状态的方程，如范德华（Van der Waals）方程，并对比了其与理想气体状态方程的异同，揭示了分子间作用力的影响。 第十四章：热力学关系式与麦克斯韦关系式 (Thermodynamic Relations and Maxwell Relations) 本章是热力学理论的高级深化。通过引入亥姆霍兹自由能 ($A$) 和吉布斯自由能 ($G$)，推导出一系列有用的热力学偏微分关系式，特别是麦克斯韦关系式，这些关系式允许我们用易于测量的量来表达难以测量的热力学量。 第十五章：能量转换循环分析 (Analysis of Energy Conversion Cycles) 本篇将前述理论应用于实际的热力循环分析。详细分析了蒸汽动力循环（如朗肯循环）和气体动力循环（如布雷顿循环、奥托循环、狄塞尔循环）。重点讨论了提高循环效率的工程措施，如再热、回热和工质的改进。 第十六章：化学热力学基础 (Fundamentals of Chemical Thermodynamics) 本章触及了热力学在化学领域的重要应用。介绍了化学反应中的吉布斯自由能、平衡常数以及温度对平衡位置的影响。讨论了热化学方程式、赫斯定律在计算反应焓变中的应用，并初步涉及相平衡的概念。 全书特色： 1. 理论与实践并重： 每一章都配有大量的工程实例和习题，帮助读者将抽象的数学模型转化为具体的工程解决方案。 2. 深度与广度兼顾： 结构上从宏观基础稳步推进到微观分析（如N-S方程和麦克斯韦关系），确保了知识体系的完整性。 3. 清晰的数学推导： 所有核心公式均提供了严谨的、易于理解的推导过程，强调物理意义的阐释而非单纯的公式堆砌。 通过对《流体力学与热力学基础》的学习，读者将能够掌握描述和预测流体运动规律与能量转换过程的基本工具，为后续专业课程（如传热学、工程热力学、空气动力学、计算流体力学等）的学习打下坚实的基础。

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